何為數(shù)控機(jī)床位置精度，就是指一臺機(jī)床的刀尖所能夠達(dá)到控制系統(tǒng)程序設(shè)定的目標(biāo)位置的能力，也是用戶最為關(guān)注的技術(shù)指標(biāo)及所能夠滿足加工精度的需求。

1. 激光干涉儀測量原理

　　激光器發(fā)射單一頻率光束射入線性干涉鏡，然后分成兩道光束，一道光束( 參考光束) 射向連接分光鏡的反射鏡，而第二道透射光束( 測量光束)則通過分光鏡射入第二個反射鏡，這兩道光束再反射回到分光鏡，重新匯聚之后返回激光器，其中會有一個探測器監(jiān)控兩道光束之間的干涉( 見圖1) 。

　　若光程差沒有變化時，探測器會在相長性和相消性干涉的兩極之間找到穩(wěn)定的信號。若光程差有變化時，探測器會在每一次光程變化時，在相長性和相消性干涉的兩極之間找到變化信號，這些變化會被計(jì)算并用來測量兩個光程之間的差異變化。

2. 激光干涉儀的用途

　　激光干涉儀是一種以波長作為標(biāo)準(zhǔn)對被測長度進(jìn)行測量的儀器。激光干涉儀是20 世紀(jì)60 年代末期問世的一種新型的測量設(shè)備，由美國HP 公司研制成功并于1970 年投入市場，隨即受到了相關(guān)行業(yè)特別是機(jī)床制造業(yè)的重視，其主要在: 線形、角度、垂直度、直線度、平面度等方面上應(yīng)用。隨著激光干涉儀測量技術(shù)的不斷提高，測量軟件的不斷開發(fā)其測量范圍越來越廣泛，特別是在測量數(shù)控機(jī)床位置精度方面用途最為廣泛。

3. 激光干涉儀測量數(shù)控機(jī)床位置精度

　　(1) 測量環(huán)境激光干涉儀檢測數(shù)控機(jī)床位置精度的最為理想測量環(huán)境是在20℃ ± 2℃ 條件下進(jìn)行。由于測量數(shù)控機(jī)床位置精度過程中工作現(xiàn)場很難控制在標(biāo)準(zhǔn)恒溫條件下進(jìn)行，因此必須充分考慮測量環(huán)境的變化所引起的測量誤差。好在激光干涉儀本身具備自動補(bǔ)償功能，它可根據(jù)測量環(huán)境的空氣溫度、相對濕度、空氣壓力和3 個材料溫度傳感器的變化情況對激光光束波長進(jìn)行自動修正補(bǔ)償。但是在激光測量采集數(shù)據(jù)過程中避免突發(fā)冷熱氣流的產(chǎn)生，特別指出的是數(shù)控機(jī)床的傳動系統(tǒng)滾珠絲杠和光柵尺等所產(chǎn)生的綜合熱效應(yīng)是影響數(shù)控機(jī)床位置精度的主要誤差來源。　　(2) 測量標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)GB17421. 2—2000 評定標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)床檢驗(yàn)通則第二部分: 數(shù)控軸線的定位精度及重復(fù)定位精度的確定》進(jìn)行評定。通常數(shù)控機(jī)床位置精度包括: P 為定位精度; Ps為重復(fù)定位精度; Pa為位置偏差; U 為反向偏差。這些評定關(guān)鍵項(xiàng)目，往往是用戶最為關(guān)注，并且由此來評定機(jī)床精度的重要依據(jù)。

　　(3) 測量準(zhǔn)備工作在激光干涉儀測量機(jī)床前必須保證被測機(jī)床的幾何精度合格。主要包括: 確保激光干涉儀校準(zhǔn)系統(tǒng)完好、有效、準(zhǔn)確、可靠，確保機(jī)床整機(jī)幾何精度檢驗(yàn)合格，確保被測機(jī)床具備檢測條件，確保機(jī)床控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置正確，確保機(jī)床滑動部位運(yùn)動自如，確保測量過程中工作環(huán)境溫度的恒定。

4. 測量方法

　　(1) 安裝調(diào)試激光干涉儀的線性折射鏡和線性反射鏡的安裝盡量選擇機(jī)床測量軸線位置( 刀具實(shí)際工作范圍內(nèi)) ，可以減少產(chǎn)生阿貝誤差( 見圖2) 。線性折射鏡一般安裝在機(jī)床固定位置上( 機(jī)床主軸位置) ，線性反射鏡一般安裝在機(jī)床可動位置上 ( 機(jī)床回轉(zhuǎn)刀架位置) 。特別指出的是線性折射鏡與激光頭安裝位置盡量靠近，因?yàn)樗鼈冎g是盲區(qū)，激光干涉儀自動補(bǔ)償功能無法進(jìn)行，將會產(chǎn)生死程誤差。在調(diào)試線性折射鏡和線性反射鏡的光路時盡量使激光頭放射的兩束平行光的光路相互一致。但是我們在實(shí)際調(diào)試光路時由于操作水平及安裝環(huán)境條件限制，可能產(chǎn)生光路的偏移，同時也就產(chǎn)生余弦誤差。不過我們在實(shí)際測量中做過試驗(yàn)返回到激光頭光路的偏移量在0. 5mm 范圍內(nèi)，將不會影響機(jī)床測量精度。如果光路偏移量過大，光路信號不在測量區(qū)域范圍內(nèi)，也就無法測量了。

　　(2) 確定測量目標(biāo)位置根據(jù)GB17421 評定標(biāo)

　　準(zhǔn)中規(guī)定，機(jī)床規(guī)格小1 000mm 取不少于10 個測量目標(biāo)位置，大于1 000mm 測量目標(biāo)位置點(diǎn)數(shù)適當(dāng)增加，一般目標(biāo)值取整數(shù)，但是我們建議在目標(biāo)值整數(shù)后面加上三位小數(shù)。主要考慮機(jī)床滾珠絲杠的導(dǎo)程及編碼器的節(jié)距所產(chǎn)生的周期誤差，同時也考慮機(jī)床全程上各目標(biāo)位置上得到充分地采集。

　　(3) 確定采集移動方式采集數(shù)據(jù)方式有兩種:一種是線性循環(huán)采集方法，另一種是線性多階梯循環(huán)方法。GB17421 評定標(biāo)準(zhǔn)中采用線性循環(huán)采集方法。測量移動方式: 采用沿著機(jī)床軸線快速移動，分別對每個目標(biāo)位置從正負(fù)兩個方向上重復(fù)移動五次測量出每個目標(biāo)位置偏差，即運(yùn)動部件達(dá)到實(shí)際位置減去目標(biāo)位置之差。

5. 結(jié)語

　　測量數(shù)控機(jī)床位置精度的方法很多，但最重要的是看合同書上標(biāo)注的所采用的那種評定標(biāo)準(zhǔn)。各國家有各自不同的評定標(biāo)準(zhǔn)及測量方法，好在我們有一個可以共同遵守的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO230—2: 1997。目前我國采用的GB/T17421. 2—2000 標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)ISO230—2: 1997 標(biāo)準(zhǔn)修訂演變過來的，兩個標(biāo)準(zhǔn)在數(shù)據(jù)分析數(shù)理統(tǒng)計(jì)和測量結(jié)果上是完全一致，完全可以等同采用。